Cam型髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征的生物力學(xué)三維有限元研究.pdf

1、目的:
　　通過構(gòu)建正常髖關(guān)節(jié)和不同α角度的Cam型FAI髖關(guān)節(jié)三維幾何模型并進行有限元生物力學(xué)分析，探討不同嚴(yán)重程度的Cam型FAI髖關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)內(nèi)力學(xué)環(huán)境改變的相關(guān)性，進一步了解Cam型FAI的病理力學(xué)特點，從而推測其與髖關(guān)節(jié)OA的關(guān)系。
　　方法:
　　選取一名正常成年女性的髖關(guān)節(jié)進行CT斷層掃面獲取影像數(shù)據(jù)，采用醫(yī)學(xué)圖像建模軟件Mimics和有限元前處理軟件Hypermesh準(zhǔn)確構(gòu)建正常髖關(guān)節(jié)及不同α角度的Cam

2、型FAI髖關(guān)節(jié)三維有限元模型，定義邊界條件和設(shè)置接觸后，將上述三維有限元模型導(dǎo)入LS-DYNA軟件中，加載文獻測定的正常行走，坐下、起立等日?；顒拥牧W(xué)條件，對正常髖關(guān)節(jié)和Cam型FAI髖關(guān)節(jié)的軟骨接觸力學(xué)進行分析。
　　結(jié)果:
　　1.基于髖關(guān)節(jié)CT斷層影像數(shù)據(jù)，通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，準(zhǔn)確構(gòu)建出包含髖關(guān)節(jié)軟骨的正常髖關(guān)節(jié)和不同α角度的Cam型FAI髖關(guān)節(jié)三維幾何及有限元力學(xué)分析模型。
　　2.完整步態(tài)周期加載過程中

3、，不同α角度的Cam型FAI髖關(guān)節(jié)軟骨接觸壓力分布與正常髖關(guān)節(jié)接近，無高壓力和應(yīng)力集中區(qū)域。
　　3.坐下、起立加載過程中，正常髖關(guān)節(jié)在最大屈髖位時峰值接觸壓力分別為4.43MPa，4.59MPa，而Cam型FAI髖關(guān)節(jié)的接觸壓力均大于正常髖關(guān)節(jié)，當(dāng)α角從60°增大至90°時，坐下最大屈髖的髖臼軟骨峰值壓力依次為7.54MPa，8.41MPa，12.61MPa，14.96MP，起立最大屈髖依次為7.31MPa，8.57MPa，12

4、.70MPa，14.86MP，其中最大值接近正常值的3.5倍。與此同時，Cam型FAI髖關(guān)節(jié)的接觸區(qū)域主要位于髖臼緣前上方，相比正常髖關(guān)節(jié)不僅接觸位置發(fā)生變化，而且局部出現(xiàn)過高壓力和應(yīng)力集中。
　　結(jié)論:
　　1.本研究基于CT斷層掃描數(shù)據(jù)和計算機輔助設(shè)計技術(shù)，準(zhǔn)確地構(gòu)建了正常髖關(guān)節(jié)和不同α角度的Cam型FAI髖關(guān)節(jié)三維有限元模型，為髓關(guān)節(jié)軟骨接觸力學(xué)的研究提供了平臺。
　　2.Cam型FAI髖關(guān)節(jié)力學(xué)環(huán)境改變的決定性